隨著現(xiàn)代合成技術(shù)的發(fā)展,有機(jī)化學(xué)家提出了級聯(lián)反應(yīng)(cascade reaction)的概念以滿足高效和綠色的合成要求,即通過將上一個反應(yīng)得到的新官能團(tuán)直接用于下一個反應(yīng),從而將多個反應(yīng)條件相似的反應(yīng)級聯(lián)結(jié)合起來一鍋一次性完成。將其推廣到高分子合成體系,則可建立相應(yīng)的級聯(lián)聚合(cascade polymerization)概念,即通過一步投料的聚合過程將兩個或多個反應(yīng)條件相似的不同聚合反應(yīng)級聯(lián)結(jié)合起來一鍋一次性完成。然而,該方向的早期嘗試并不順利,報道的多是串聯(lián)聚合(tandem polymerization)反應(yīng)。2006年陶氏化學(xué)報道了通過鏈穿梭聚合(chain shuttling polymerization)合成聚烯烴多嵌段共聚物的方法,可認(rèn)為是首例級聯(lián)聚合反應(yīng),因其在聚烯烴彈性體的合成上具有重要的應(yīng)用價值,此方法吸引了眾多科學(xué)家的興趣。但其在合成其它聚合物體系的報道非常少。
聚酯是一類主鏈中含有酯鍵的聚合物,因其優(yōu)異的性能得到了廣泛的應(yīng)用。通常可采用縮合聚合(如芳香族聚酯)或開環(huán)聚合(如聚乳酸和聚己內(nèi)酯)方法合成。有別于采用縮合聚合或開環(huán)聚合的傳統(tǒng)思路,蘇州大學(xué)屠迎鋒教授課題組于2013年提出了將開環(huán)聚合和縮合聚合在同一聚合體系中級聯(lián)的策略,即采用基于二酸二醇的大環(huán)內(nèi)酯與二醇分子進(jìn)行開環(huán)-縮合級聯(lián)聚合(PROP),合成共聚酯或聚酯多嵌段共聚物的方法。該方法克服了縮合聚合中對于二酸和二醇的高純度及嚴(yán)格的等當(dāng)量投料要求的問題,以及開環(huán)聚合中單體種類較少,功能性基團(tuán)難以引入及含量低的問題,具有鏈?zhǔn)骄酆虾椭鸩骄酆细髯缘膬?yōu)點(diǎn),可高效快速合成具有較高分子量的聚酯、共聚酯及其多嵌段共聚物。該工作提供了一種新型聚酯及其嵌段共聚物的合成方法,系列成果已發(fā)表論文11篇。
屠迎鋒教授課題組在《高分子學(xué)報》2019年第11期的特約專論中(即將出版)系統(tǒng)評述了級聯(lián)聚合的研究進(jìn)展。首先闡明了級聯(lián)聚合的定義,說明了其與串聯(lián)聚合、并存聚合(concurrent polymerization)和雜化共聚合(hybrid copolymerization)的區(qū)別和聯(lián)系,然后從聚合機(jī)理、聚合動力學(xué)、聚合熱力學(xué)等方面介紹了開環(huán)-縮合級聯(lián)聚合方法,對比了其與縮合聚合和開環(huán)聚合的優(yōu)缺點(diǎn),并介紹了該聚合方法在合成共聚酯特別是多嵌段共聚酯方面的應(yīng)用。最后,展望了該聚合方法待解決的問題、重點(diǎn)發(fā)展方向及在彈性體、可降解材料、生物醫(yī)用材料等方面的應(yīng)用前景。
論文鏈接:http://www.gfzxb.org//article/doi/10.11777/j.issn1000-3304.2019.19094
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